【摘要】：基因表達(dá)調(diào)控是促使細(xì)胞分化和器官形成,最終在多細(xì)胞生物中產(chǎn)生不同細(xì)胞類型的關(guān)鍵,是真核生物各種細(xì)胞或組織行使不同功能所必需的。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析可以在轉(zhuǎn)錄水平上研究基因表達(dá)調(diào)控。RNA-Sequencing (RNA-Seq)是當(dāng)前非常有效的可以定性和定量化分析轉(zhuǎn)錄組的技術(shù),被廣泛應(yīng)用于基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域的研究。同時(shí)RNA-Seq技術(shù)是一種隨機(jī)化的深度測(cè)序,它的另一個(gè)重要應(yīng)用是基因組重注釋。高質(zhì)量、完整的基因組注釋是轉(zhuǎn)錄組下游分析的基礎(chǔ),包括基因表達(dá)分析、表觀遺傳分析、系統(tǒng)發(fā)育分析等�；诖吮菊撐某浞掷肦NA-Seq方法開展了人和大熊貓轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的深度挖掘,主要目的是研究人體中不同腫瘤細(xì)胞和對(duì)應(yīng)的正常組織之間表達(dá)模式的差異,揭示腫瘤細(xì)胞的表達(dá)調(diào)控機(jī)制,同時(shí)利用深度測(cè)序方法完善大熊貓基因組的注釋。 (一)以往大部分關(guān)于腫瘤機(jī)制或其它疾病類型的研究通常是比較同一組織來(lái)源的正常樣本和對(duì)應(yīng)病理樣本的差異性,獲得應(yīng)對(duì)特定疾病信號(hào)主要的基因。本文分析的基本問(wèn)題是怎樣衡量不同腫瘤細(xì)胞和對(duì)應(yīng)的正常組織之間表達(dá)模式的差異。目前已有人類許多不同組織或細(xì)胞系的RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),這為本研究提供了必要的前提和可能。我們主要從三個(gè)方面來(lái)定義基因表達(dá)模式：(1)表達(dá)寬度,反應(yīng)基因表達(dá)開/關(guān)狀態(tài)；(2)基因表達(dá)水平和變化程度,即基因的高/低表達(dá)和恒定/變化表達(dá)；(3)基因表達(dá)在基因結(jié)構(gòu)上的調(diào)控�；虮磉_(dá)譜聚類結(jié)果顯示腫瘤細(xì)胞基因表達(dá)模式變化主要與生理狀態(tài)相關(guān),其次才是組織來(lái)源。依據(jù)組織或細(xì)胞生理?xiàng)l件類型分別定義了兩種不同類型的housekeeping (HK)基因。首次采用改進(jìn)的K均值算法和改進(jìn)的基因表達(dá)變化模型來(lái)描述基因表達(dá)水平和變化模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在腫瘤生理狀態(tài)下關(guān)閉部分基因,上調(diào)腫瘤相關(guān)的HK基因的表達(dá),并調(diào)控這類基因在不同腫瘤細(xì)胞間變化表達(dá)。腫瘤細(xì)胞調(diào)節(jié)的這些基因主要是參與細(xì)胞周期調(diào)控相關(guān)功能的基因,包含了許多腫瘤特征基因。腫瘤細(xì)胞主要選擇表達(dá)富含AT的基因,并且避免表達(dá)大基因以維持細(xì)胞無(wú)限的自我增殖能力。該研究對(duì)于我們認(rèn)識(shí)細(xì)胞在不同生理狀態(tài)下內(nèi)在的基因表達(dá)模式調(diào)控機(jī)制有很大的幫助,尤其是腫瘤細(xì)胞。 (二)利用RNA-Seq技術(shù)測(cè)序了大熊貓的肝臟、骨骼肌、大腦皮層、垂體、舌頭、胃、小腸、結(jié)腸、睪丸、卵巢、黑皮和白皮這12個(gè)不同組織樣本的轉(zhuǎn)錄組,用于發(fā)現(xiàn)大熊貓有轉(zhuǎn)錄表達(dá)的新基因。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)定位(mapping)結(jié)果顯示大約50%左右的編碼信息在當(dāng)前大熊貓的基因組注釋中缺失。運(yùn)用基于參考序列方法的Cufflinks與de novo方法中的Trinity相結(jié)合的策略,從12個(gè)組織轉(zhuǎn)錄組中構(gòu)建一個(gè)全面綜合的注釋結(jié)果。其中Trinity組裝的轉(zhuǎn)錄本可以評(píng)估基因組組裝質(zhì)量和提高基因組中編碼基因區(qū)的完整性。經(jīng)過(guò)表達(dá)和同源驗(yàn)證,結(jié)果中一共發(fā)現(xiàn)三類有轉(zhuǎn)錄表達(dá)的全長(zhǎng)新基因：(1)1076個(gè)基于同源的新基因,這類基因與某一已知蛋白氨基酸順序,還有某一已知cDNA核苷酸順序完全一致或相當(dāng)一致；(2)10494個(gè)未知的新基因,這類基因有同源的EST序列,但是沒(méi)有同源蛋白或同源cDNA序列；(3)12575個(gè)推測(cè)的新基因,這類新基因有完整的開放閱讀框,但是沒(méi)有任何同源序列。這些新基因可以修復(fù)基因組的注釋,是對(duì)基因組自動(dòng)注釋系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。完整的基因組注釋可以為后續(xù)的比較基因組學(xué)、重測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究提供更可靠的信息。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R3411;S865.31

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 于鳳池;EST技術(shù)及其應(yīng)用綜述[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2005年02期

2 劉萬(wàn)飛;王西亮;趙宇慧;曾p瑤;耿佳寧;胡松年;;基于第二代測(cè)序技術(shù)的細(xì)菌基因組與轉(zhuǎn)錄組研究策略簡(jiǎn)介[J];微生物學(xué)通報(bào);2011年11期

本文編號(hào)：2801147